Commandes automatiques - Cours de Mécanique des fluides avec Maxicours

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Commandes automatiques

 Commandes automatiques

Dans un circuit pneumatique certaines commandes exigent une combinaison de signaux, tandis que d'autres sont conditionnelles à une période d'attente ou à une pression déterminée. Pour faciliter la commande de ces signaux, il existe des composants particuliers qui remplissent des fonctions bien précises.

Dans cette étude, vous étudierez :

  • des circuits à postes de commandes multiples,
  • des circuits à sélection de séquence manuelle ou automatique,
  • des circuits commandés en fonction du temps ou en fonction de la pression.

Fonction "OU" (ou opérateur)

La fonction "OU" sert à la commande d'un pré-actionneur à partir de plusieurs endroits. On peut penser à un exemple courant, comme la commande d'ouverture et de fermeture d'une porte à l'aide de boutons-poussoirs installés de chaque côté de la porte.

La commande d'ouverture ou de fermeture peut se faire d'un côté ou de l'autre de la porte. Pour réaliser cette fonction, on ne peut toutefois pas interconnecter deux distributeurs de commande 3/2 NF 1SM et 2SM par un simple raccord en "T" vers le signal de pilotage 1D (14) d'un pré-actionneur 1D, comme le montre la figure 3.43.

Figure 3.43    Erreur de connexion.

Si l'on branche les deux distributeurs de cette façon et que l'on actionne l'un des deux distributeurs, l'air s'échappera par le chemin le plus facile, soit par l'orifice d'échappement du deuxième distributeur. Il est donc nécessaire de remplacer le raccord en "T" par une cellule OU ou un sélecteur de circuit, qui dirigera le premier signal reçu vers le distributeur de puissance du vérin.

Sélecteur de circuit

Le sélecteur de circuit a pour fonction de permettre à un distributeur de recevoir un signal provenant de deux endroits différents. L'un ou l'autre des signaux d'entrée atteint la sortie, de sorte qu'un "OU logique" correspond à la sélection d'une entrée parmi plusieurs (figure 3.44).

Figure 3.44    Sélecteur de circuit.

Le sélecteur de circuit laisse circuler l'air comprimé de l'orifice 1 ou 3 vers 2. Simultanément, la bille (ou un clapet interne) obture l'orifice d'entrée opposé. Si les deux signaux d'entrée sont présents, celui ayant la pression la plus forte sera dirigé vers la sortie. Pour l'exemple de la figure 3.45c la circulation d'air s'installe entre l'orifice 3 (entrée) et l'orifice 2 (sortie).

La figure 3.45 démontre qu'il est possible de faire sortir la tige d'un vérin à l'aide de deux signaux différents, venant des distributeurs 3/2 NF identifiés par 1SM et 2SM. Ces signaux doivent passer par le sélecteur de circuit 1N (figure 3.45a) ou la cellule OU 1K (figure 3.45b), qui donne priorité au premier signal reçu.

Figure 3.45    Fonction OU : sélecteur de circuit - cellule OU.

De plus, si l'on veut acheminer plusieurs signaux vers une même sortie, on doit monter en série plusieurs sélecteurs de circuit, puisque chaque sélecteur de circuit ne comporte que deux entrées. La figure 3.46a montre l'interconnexion de plusieurs sélecteurs de circuit, alors que la figure 3.47b met en œuvre des cellules OU.

Figure 3.46    Branchement de plusieurs sélecteur des circuits - cellules OU.

Figure 3.47    Cellule OU.

Cellule OU

Le principe de fonctionnement de la cellule OU vous est présenté par la figure 3.47c. Le signal de sortie 3 est présent dès qu'un signal de pression (d'entrée) 1 OU 2 est présent (ou les deux simultanément) d'où l'équation : 3 = 1 + 2.

Ce type de montage permet d'augmenter le nombre de signaux disponibles pour une même commande.

Raccordement en parallèle

Il est parfois possible d'obtenir une fonction OU en utilisant des clapets anti-retour sur un raccordement en parallèle (figure 3.48).Par contre, il faut faire preuve de vigilance, car la pression du signal émis ne peut plus s'échapper par les orifices des distributeurs 1SM et 2SM. L'air devient emprisonné de l'autre côté des clapets et ne peut donc pas servir d'impulsion de pilotage à un pré-actionneur.

Figure 3.48    Raccordement en parallèle.

 

Fonction "ET"

Il est nécessaire, dans certains circuits pneumatiques complexes, qu'un distributeur reçoive simultanément deux signaux différents pour exécuter une fonction. Une façon de s'assurer que ces signaux sont tous deux présents consiste à faire appel à un composant du nom de cellule ET.

Cellule ET

Le principe de fonctionnement : de la cellule ET vous est présenté par la figure 3.49c. Le signal de sortie 3 ne peut être présent que si les signaux de pression 1 ET 2 (d'entrée) sont présents simultanément : 3 = 1 • 2.

Figure 3.49    Cellule ET.

Sélecteur à deux entrées

Le sélecteur à deux entrées, tel qu'il est représenté à la figure 3.50, permet d'obtenir une sortie en 2 à la seule condition qu'un signal de pression soit présent aux deux entrées (1A, 1B). En présence d'un seul signal, le passage est bloqué. Lorsque les deux entrées sont soumises à des pressions différentes, c'est la plus faible qui l'emporte, c'est-à-dire que la communication est établie entre cette entrée et la sortie 2.

Figure 3.50    Sélecteur à deux entrées (fonction ET).

Raccordement en série

Il existe une manière de raccorder les composants qui permet d'éviter d'avoir recours à une cellule ET. Prenez l'exemple de la commande d'une presse. Pour des raisons de sécurité, la personne qui fait fonctionner la machine doit actionner, à l'aide de chacune de ses mains, les boutons-poussoirs placés de chaque côté de la presse.

Comme les deux distributeurs doivent être actionnés simultanément, il devient impossible de se faire écraser les mains. Si l'on relie les deux distributeurs en série, on obtient un résultat identique à celui du fonctionnement d'une cellule ET. On peut aussi dire que le raccordement en série est plus efficace, car il compte un composant en moins. La figure 3.51 permet de comparer les deux méthodes.

Figure 3.51    Fonction ET.

Par ailleurs, si un distributeur, qui fait partie d'une fonction ET, doit commander plus d'une action à la fois (rentrée de la tige d'un vérin et départ d'un moteur, par exemple), il faut faire en sorte que le signal de ce distributeur soit disponible en tout temps.

On peut procéder de deux façons :

- placer le distributeur 2S0 en question comme le premier élément en série de la fonction ET (figure 3.52a) ;

- employer un distributeur 3/2 à pilotage pneumatique 3D comme élément intermédiaire (figure 3.52b).

Figure 3.52   Agencement des distributeurs d'une fonction ET.

 

Commande automatique d'un poste marche-arrêt

Dans un circuit, il s'avère parfois utile de simuler le "maintien" du geste de presser sur un bouton-poussoir.

A l'image d'un contact de maintien sur un schéma électrique, il existe une manière de raccorder les composants pneumatiques pour concevoir un poste marche-arrêt.

Ce poste à boutons-poussoirs permet de mémoriser la commande d'un signal fugitif afin d'alimenter, entre autres, un dispositif à rappel par ressort.

Poste à arrêt prioritaire

Un bouton-poussoir SM commande la marche de l'automatisme et un autre SU en commande l'arrêt (figure 3.53). Si l'on actionne simultanément les deux boutons-poussoirs, la circulation de l'air est interrompue et provoque l'arrêt du système. L'action sur le bouton-poussoir d'arrêt SU prédomine, d'où l'appellation de poste à mise à l'arrêt prioritaire. La plupart des systèmes font usage de ce genre de poste de commande.

Figure 3.53    Système avec mise à l'arrêt prioritaire.

Poste à marche prioritaire

Au contraire, en modifiant l'emplacement du bouton-poussoir d'arrêt SU, on obtient un poste de commande avec la mise en marche prioritaire (figure 3.54). L'action sur le bouton-poussoir de mise en marche SM prédomine sur l'autre.

Figure 3.54    Système avec mise en marche prioritaire.

Notez qu'avec ces deux postes de commande (arrêt ou marche prioritaire), le pré-actionneur peut alimenter n'importe quel autre dispositif.

Poste manuel-automatique

La plupart des systèmes industriels doivent être conçus de manière à pouvoir fonctionner en mode de marche automatique. En remplaçant l'intervention humaine par des capteurs, il devient possible de réaliser une séquence de manière automatique. La figure 3.55 vous présente le schéma "cycle pendulaire" pour un vérin à double effet.

Figure 3.55   Cycle pendulaire d'un vérin à double effet.

L'activation du bouton SM (distributeur 3/2 à levier, deux positions maintenues) autorise le déroulement du cycle :

- le capteur 1S0 est actionné lorsque la tige du vérin est rentrée. Il reçoit la pression du bouton SM et transmet l'information 1D+ au distributeur 1D ;

- la tige du vérin sort, mouvement 1C+ ;

- le capteur 1S1 est actionné lorsque la tige du vérin se trouve en fin de course. Il transmet l'information 1D- au distributeur 1D ;

- la tige du vérin rentre, mouvement 1C-.

Le cycle se déroule, en marche automatique tant que SM est actionné, position 1.

Sur un schéma les appareils sont représentés chacun dans la position fonctionnelle qu'il occupe à l'état initial de l'installation. Sur le schéma de la figure 3.55, le capteur 1S0 est actionné en position initiale. Il faut donc tracer le distributeur 3/2 NF à commande par galet en position d'actionnement en respectant les règles suivantes :

- indiquer par une ligne que le distributeur est actionné ;

- repérer les orifices (pression, échappement) du distributeur sur la case qui correspond à l'état 1 (position d'actionnement). La figure 3.56 montre deux distributeurs en position d'actionnement au départ.

Figure 3.56    Distributeurs en position d'actionnement.

Poste avec marche cycle par cycle et marche automatique

Le bouton 1SM commande la marche cycle par cycle alors que le bouton 2SM autorise la marche automatique, ce que vous présente la figure 3.57.

Figure 3.57    Poste manuel-automatique.

 

Commande en fonction du temps

La commande en fonction du temps signifie que le signal est contrôlé par le temps de réponse à un commandement donné. Pour obtenir un bon résultat, il est nécessaire d'utiliser un temporisateur pneumatique, qui sera situé entre le capteur de commande (signal) et le composant qui reçoit l'information, exemple d'un pré-actionneur.

Temporisateur pneumatique

Le temporisateur pneumatique est un appareil employé pour retarder l'arrivée d'un signal pendant un laps de temps préalablement déterminé.

Un temporisateur, schéma technologique figure 3.59, est constitué de trois éléments distincts :

un réducteur de débit unidirectionnel ;

- une capacité (réservoir d'air) ;

un distributeur 3/2 monostable à pilotage pneumatique (figure 3.59a) ou une cellule logique OUI à seuil (figure 3.59b).

Figure 3.59    Schéma technologique de temporisateur.

Avec distributeur 3/2

Quoiqu'on puisse réaliser un temporisateur à l'aide de composants indépendants, il est préférable d'utiliser l'appareil composé d'une seule pièce, comme l'indique le trait mixte qui entoure les trois éléments de la figure 3.60.

Figure 3.60    Temporisateur NF.

On se rappellera qu'un distributeur à pilotage pneumatique et rappel par ressort s'active seulement si la pression de pilotage est en mesure de combattre la force du ressort. Le fonctionnement d'un temporisateur repose sur ce principe.

En raison du sens du clapet anti-retour du réducteur de débit unidirectionnel, le temporisateur NF de la figure 3.60 subit un étranglement sur l'alimentation. Lorsqu'on applique le signal de commande 12 (pilotage), la pression de la capacité augmente lentement pour atteindre, après un certain temps en fonction du réglage de l'étranglement, le seuil d'activation du distributeur.

La commutation du distributeur du temporisateur est donc décalée dans le temps par rapport au signal de commande 12. Lorsque le signal de commande n'est plus appliqué sur 12, l'air de la capacité s'échappe librement par le clapet anti-retour et le temporisateur repasse à l'état de repos.

La figure 3.61 représente, à l'aide d'un graphique, le comportement de ce temporisateur NF avec temporisation (délai) à l'alimentation (enclenchement retardé, ou en anglais, on-delay).

Figure 3.61    Chronogramme d'un temporisateur.

Il existe d'autres modèles de temporisateurs (figure 3.62). On peut remplacer le distributeur NF par un autre NO pour obtenir un temporisateur NO au repos. Il est aussi possible d'inverser le sens du clapet anti-retour pour obtenir des temporisateurs avec temporisation (délai) au déclenchement (off-delay).

Figure 3.62   Autres modèles de temporisateurs.

Avec cellules logiques OUI ou NON à seuil

Le principe de fonctionnement de ce type de temporisateur vous est présenté par la figure 3.59b.

Le remplissage de la capacité (C) à travers le réducteur de débit s'effectue jusqu'au moment où l'on atteint le seuil de commutation du relais (cellule) à seuil de sortie (positif ou négatif). L'anti-retour permet de vidanger rapidement la capacité pour réarmer la temporisation.

Les figures 3.63a et c vous présentent un temporisateur à sortie positive : le signal de sortie (orifice 3) apparaît après la mise en pression progressive de la capacité par le signal d'entrée (orifice 1).

Figure 3.63    Temporisateurs avec cellules logiques à seuil.

Un temporisateur à sortie négative vous est montré par les figures 3.63b et d : le signal de sortie temporisé (orifice 3) apparaît après disparition temporisé du signal d'entrée (orifice 1).

Circuits temporisés

Considérez l'exemple du scellage de sacs d'agrégats. Un vérin déplace des pointes chauffantes qui ont pour effet de sceller l'ouverture des sacs. Le vérin doit rester en position sortie un certain temps pour permettre aux pointes de faire fondre et ainsi souder la matière plastique.

Cette application nécessite l'usage d'un temporisateur, car la rentrée de la tige du vérin doit s'effectuer en fonction du temps. La figure 3.64 montre la façon la plus simple de concevoir ce circuit.

La temporisation commence dès que le vérin 1C amorce sa sortie. Le réglage du temporisateur 1K doit donc prendre en considération la durée du déplacement de la tige du vérin et la durée nécessaire au travail en fin de course avant (soudage), d'où T = 10 s.

Figure 3.64   Rentrée de la tige du vérin en fonction du temps.

Le circuit précédent possède des lacunes au point de vue de la fiabilité. Comme la vitesse du piston dépend de nombreux facteurs, dont la charge à déplacer, le débit et la pression, il s'ensuit que la durée de sortie de la tige du vérin peut varier considérablement. A la limite, le temporisateur peut commander la rentrée de la tige du vérin avant même que la fin de course soit atteinte.

On corrige cette situation en ajoutant un capteur de fin de course 1S1. Sur le circuit de la figure 3.65, la temporisation débute seulement lorsque la tige du vérin 1C actionne le capteur 1S1.

Figure 3.65    Rentrée temporisée de la tige d'un vérin à partir de la position de course maxi.

Application du temporisateur

Une application particulière de la fonction temporisation, la commande bimanuelle, permet la mise en œuvre de dispositifs de sécurité liés au fonctionnement des machines dangereuses, à risques.

Commande bimanuelle

Un dispositif de commande bimanuelle requiert au moins l'action simultanée des deux mains pour déclencher et entretenir tant qu'il y a des risques, le fonctionnement d'une machine. Il se situe obligatoirement en dehors de la zone dangereuse, afin que l'opérateur ne puisse pas atteindre cette zone avant l'arrêt complet de la machine.

Une commande bimanuelle se compose de deux parties (figure 3.66) :

• Un pupitre équipé de deux organes de commande conçus de façon à rendre indispensable l'utilisation des deux mains.

• Un circuit de commande ou bloc logique de sécurité (relié au pupitre) situé impérativement dans l'armoire.

Figure 3.66    Commande bimanuelle.

Action synchrone

Le déphasage entre le premier et le second signal des deux organes de commande doit être inférieur à 500 ms.

Réinitialisation du signal de sortie

Le relâchement d'un seul organe de commande entraîne l'interruption du signal de sortie, la ré-initiation n'est possible qu'après relâchement des deux organes de service.

Bloc logique pneumatique de sécurité

Principe de fonctionnement

La présence simultanée des signaux d'entrées (1) et (2) (décalage admissible 0,2 à 0,4 s) provoque un signal de sortie (3). Le signal de sortie disparaît si l'un ou les deux signaux disparaissent. La figure 3.67 vous présente un bloc logique pneumatique de sécurité ainsi qu'une application.

Figure 3.67   Bloc logique pneumatique de sécurité.

Un boîtier de commande bimanuelle de sécurité avec le branchement vous est montré par la figure 3.68.

Figure 3.68   Boîtier de commande bimanuelle.

 

Commande en fonction de la pression

La commande en fonction de la pression signifie que le signal est contrôlé par l'obtention d'une pression précise. On sait que la pression à l'intérieur d'un vérin augmente seulement après que la fin de course est atteinte. Si l'on veut estamper des pièces avec une pression minimale, il faut non pas détecter la fin de course du vérin, mais bien la pression nécessaire pour effectuer le travail d'estampage.

Pour ce faire, on utilise un distributeur à commande pneumatique avec pression réglable pour détecter le seuil de pression voulu : un pressostat ou une soupape de séquence.

Pressostat

L'appareil transforme un changement de pression d'un fluide en un signal pneumatique "tout ou rien" lorsque le point de consigne d'enclenchement est atteint par la pression à contrôler. La figure 3.69 vous présente un type de pressostat, le réglage de la pression de pilotage et le principe de fonctionnement.

Figure 3.69    Pressostat.

 

 Certains modèles de distributeurs conventionnels à pilotage pneumatique et rappel par ressort nécessitent une pression de pilotage d'au moins 3 bars pour s'activer.

La figure 3.68c montre qu'une membrane remplace le tiroir du distributeur. Cette membrane sert à détecter la pression nécessaire pour combattre la force du ressort. Si le ressort est peu comprimé, une faible pression suffira à activer le distributeur (liaison 1-2).

Au contraire, si le ressort est très comprimé, il faudra une pression plus importante pour activer le distributeur. Le réglage du ressort permet donc de transmettre un signal lorsqu'un seuil prédéterminé de pression est atteint.

Figure 3.68   Boîtier de commande bimanuelle.

La plupart des pressostats sont disponibles en version NF. Il existe toutefois certains modèles normalement ouverts.

Circuit avec détection du seuil de pression

Le circuit de la figure 3.70 alimente le vérin avec une pression de travail précise. Le pressostat détecte la pression du côté fond du vérin. Dès que cette pression est atteinte, selon le réglage du ressort du pressostat 1R, la rentrée de la tige du vérin 1C s'effectue.

On doit toutefois s'assurer que le réglage du seuil de pression est inférieur à la pression d'alimentation P1. Sinon, la rentrée de la tige du vérin 1C devient impossible.

Figure 3.70   Rentrée de la tige du vérin en fonction de la pression.

Le manomètre 1G indique la pression de travail. Par ailleurs, l'étranglement sur l'alimentation sert à éliminer l'effet de la pression lors de la commutation du pré-actionneur 1D. Sans étranglement, le pressostat 1R aurait tendance à s'activer de manière intempestive, surtout pour les faibles pressions, et la rentrée de la tige du vérin 1C s'effectuerait avant que la sortie de la tige soit complète.

Pour pallier ce problème, il suffit d'ajouter un capteur de fin de course. On s'assure ainsi que la position extrême et la pression voulue sont atteintes. Dans ce cas, le branchement des composants s'effectue de manière semblable à celui du circuit temporisé à partir de la position de fin de course (figure 3.65). On remplace le temporisateur par le pressostat.

Figure 3.65    Rentrée temporisée de la tige d'un vérin à partir de la position de course maxi.

 

Détection de la fin de course d'un vérin

Dans le déroulement d'un cycle automatisé il est important de connaître la position exacte des vérins (tige sortie ou tige rentrée) afin de faire évoluer la partie commande dans les conditions décrites par le cahier des charges (Grafcet).

Les ordres d'évolution seront donnés par des éléments de détection :

- placés sur la machine : capteurs mécaniques (figure 3.71a) ;

- implantés directement sur le vérin lorsque la zone de travail ne permet pas la solution précédente : capteurs pneumatiques ou capteurs électroniques (figure 3.71b, 3.71c).

Figure 3.71   Implantation des capteurs.

Capteurs sur vérin

Capteurs pneumatiques à seuil de pression

Ces capteurs utilisent la chute de pression dans la chambre d'échappement du vérin, ils peuvent émettre un signal de sortie pneumatique, électrique ou électronique. Ils se placent sur les orifices du vérin.

Capteurs électroniques à détection magnétique et capteurs électriques

Ces capteurs se placent directement sur le fût amagnétique du vérin. Un aimant permanent disposé dans le piston crée un champ magnétique. Le piston en se déplaçant déclenche le système de détection électronique ou le contact électrique du capteur.

Les capteurs pneumatiques

Pour réaliser la fonction détection, les capteurs pneumatiques peuvent au choix :

- soit utiliser les mêmes dispositifs de détection qu'en électrique : c'est le cas de la plupart des indicateurs de position mécaniques et des pressostats.

- soit être spécifiques de la technologie pneumatique, en utilisant les effets de variations de pression, l'obturation de fuites…

Très variés, les capteurs pneumatiques s'adaptent ainsi à chacun des besoins rencontrés.

Les indicateurs de positions mécaniques

Comme en électrique, il coupent ou établissent un circuit lorsqu'ils sont actionnés par un mobile.

  • Les différents dispositifs d'attaque,
  • les efforts d'actionnement,
  • les encombrements,
  • les fonctions réalisées (vanne EC ou CC, diamètre de passage…)

    sont schématisés ci-dessous, figure 3.72. Les mêmes têtes de commande sont souvent utilisées en électrique et en pneumatique.

Figure 3.72   Indicateurs de positions mécaniques.

 

Les capteurs à chute (ou à seuil) de pression

Ces capteurs (figure 3.73) détectent les arrêts des vérins par les variations des pressions internes de fonctionnement. Ils évitent la mise en place des capteurs de fin de course.

La figure 3.73d vous présente un type de capteur à chute de pression branché entre le vérin et le distributeur. Le réducteur de débit doit être positionné entre le té (dérivation vérin, orifice 1 du capteur à chute de pression) et l'orifice de sortie, concerné sur le distributeur, figure 3.73e.

Le non respect de cette position, exemple d'implantation du réducteur de débit sur l'orifice du vérin entraîne un dysfonctionnement du capteur à chute de pression et par la suite une incidence sur le cycle.

Figure 3.73    Capteur à chute de pression.

Fonctionnement

Le capteur 1S1 reçoit la contre-pression P2 d'échappement (orifice 1), maintenue tout au long de la course du vérin (mouvement 1C+). Lorsqu'en fin de course cette contre-pression P2 d'échappement chute complètement, le capteur 1S1 commute, envoyant ainsi le signal pneumatique (orifice 3).

La figure 3.74 vous présente ce principe de fonctionnement à partir d'un capteur à chute de pression implanté sur l'orifice d'un vérin.

Figure 3.74    Principe de fonctionnement du capteur à chute de pression.

 

Les capteurs à chute (à seuil) de pression tri-technologiques

La chute de la pression d'échappement du vérin agit via la membrane sur un module de commutation pneumatique, électrique ou électronique.

Décrite ci-contre, cette conception modulaire des capteurs à chute (à seuil) de pression s'adapte à tous les types d'automatismes : automatismes à structure "tout pneumatique", ou automatismes à structure "électropneumatique", ce que vous montre la figure 3.75.

Figure 3.75   Capteurs à chute de pression "Tri-technologiques".

Pour la certitude de fin de course, dans le cas d'emploi de capteur fin de course à chute de pression ; on utilise un vérin avec orifices de piquage, qui ne fournit l'alimentation au capteur que lorsque le piston atteint sa fin de course.

Vérin à piquage

Ces vérins permettent d'éliminer les capteurs mécaniques de fin de course. Ceux-ci sont remplacés par des capteurs à chute de pression (cellule NON) à fonction inhibition.

Principe de fonctionnement

Deux orifices supplémentaires taraudés en 1/8 sont brasés sur le tube du vérin. Ils assurent l'alimentation des capteurs (orifice 2) uniquement si le piston est en fin de course.

Lorsque la pression d'échappement reliée à l'orifice 1 de la cellule atteint une valeur inférieure à 5 % de la pression d'alimentation, la cellule délivre un signal de sortie (orifice 3).

Un tel montage permet ainsi de contrôler de façon positive et absolue les fins de course d'un vérin. Les problèmes habituels liés aux capteurs mécaniques sont éliminés (implantation, déréglage, blocage…). La figure 3.76 vous présente ce vérin et le principe de fonctionnement.

Figure 3.76    Vérin à piquage.

Champs d'application

Toutes installations où l'implantation de capteurs mécaniques est impossible ou déconseillée :

- mouvements dans l'espace (figure 3.76a) ;

- systèmes articulés (figure 3.76a) ;

- amenage de pièces dans un tour (figure 3.76b) ;

- encombrement limité ;

- environnement hostile.

La figure 3.77 vous présente deux exemples d'utilisation.

Figure 3.77    Exemples d'utilisation du vérin à piquage.

 

Les capteurs à fuite

Ils sont utilisés pour la détection de faibles efforts et de faibles courses. Ils sont simples à implanter et à raccorder. L'objet détecté obture une fuite à faible débit.

Fonctionnement

Le capteur à fuite est associé à un relais. Il reçoit de ce relais une alimentation d'air à très faible débit. A l'état repos, le capteur à fuite est ouvert et l'air d'alimentation s'échappe (figure 3.78a). A l'état actionné le capteur à fuite est obturé (figure 3.78b).

Figure 3.78    États des capteurs à fuite.

Une montée en pression dans le tube T (tube de liaison) génère sur le relais un signal pneumatique S égal à la pression d'alimentation P.

La figure 3.79 vous présente le principe de fonctionnement du capteur à fuite et un exemple de connexion par la figure 3.79b. Le capteur étant actionné, le déplacement du clapet permet la communication entre les orifices (2) pression et (3) sortie.

Figure 3.79    Principe de fonctionnement du capteur à fuite.

La figure 3.80 vous présente ces différents capteurs, un relais pour capteur à fuite figure 3.80b et une application figure 3.80c (capteur à tige souple).

Remarque : La symbolisation des capteurs et des relais varie suivant les constructeurs.

Figure 3.80    Capteurs à fuite - Relais.

 

Les détecteurs fluidiques de proximité

Ils sont utilisés lorsque le contact avec le mobile doit être évité notamment lorsque le mobile à détecter est un objet délicat ou mou. La technique de détection par détecteur fluidique de proximité répond parfaitement à ce besoin.

Fonctionnement

Un détecteur fluidique émet un jet d'air à basse pression p qui, lorsqu'il est coupé par l'objet à détecter, commute, par l'intermédiaire du signal a de l'amplificateur, un signal pneumatique S compris entre 3 et 8 bars. La figure 3.81 vous présente les états du détecteur fluidique.

Figure 3.81   Principe de fonctionnement du détecteur fluidique de proximité.

La figure 3.81b vous présente le schéma d'utilisation et de raccordement.

Destiné à fonctionner en association avec un relais amplificateur, un détecteur fluidique de proximité est alimenté par une pression p (100 à 200 mbar) alimentant également le relais amplificateur.

Sur le détecteur, l'air à la pression p est réparti en une fuite annulaire susceptible de se réfléchir sur l'objet présenté, et de créer le signal a de sortie que le relais amplificateur amplifie à pression industrielle (3 à 8 bars) pour donner le signal S. La pression p minimum à utiliser dépend de la distance d de détection et de la distance L entre le détecteur et le relais amplificateur.

Détecteurs de passage

Par leur principe ils permettent de détecter sans contact mécanique par interruption d'un jet d'air, le passage d'une pièce entre une buse émettrice (2) et une buse réceptrice (3) à une distance "d" variable suivant le modèle.

Le fonctionnement est assuré en association avec un relais amplificateur (4), figure 3.82. L'amplificateur délivre un signal (S) en absence de pièce.

Figure 3.82   Principe de fonctionnement du détecteur de passage.

La figure 3.83a vous présente un détecteur, version à fourche, distance de détection 18 mm, le modèle montré par la figure 3.83b autorise une distance de détection jusqu'à 100 mm (d'après document Crouzet).

Figure 3.83    Types de détecteurs de passage.

Le schéma de branchement vous est présenté par la figure 3.84 ainsi qu'un type de relais amplificateur. Ce relais amplificateur avec détendeur intégré permet également l'alimentation des détecteurs qui lui sont associés.

Figure 3.84   Branchement des détecteurs et du relais amplificateur.

Avec les détecteurs de passage, il faut utiliser un amplificateur à sortie négative si l'on souhaite avoir un signal lors de l'interruption du jet.

La figure 3.85 vous présente différentes applications des détecteurs fluidiques de proximité (figures 3.85a à 3.85f) et des détecteurs de passage (figures (3.85g à 3.85k).

Figure 3.85   Application des détecteurs fluidiques de proximité et des détecteurs de passage.

Figure 3.85   Application des détecteurs fluidiques de proximité et des détecteurs de passage.

En résumé sur les commandes automatiques

- Si l'on veut transmettre une commande à partir de plusieurs endroits, on doit faire appel à une fonction "OU" avec une cellule logique.

- Si l'on veut transmettre une commande à partir de plusieurs endroits simultanément, on doit faire appel à une fonction "ET".

- On réalise une fonction "ET" à l'aide d'une cellule logique, ou plus simplement, en raccordant les composants en série.

- Il existe plusieurs façons de faire fonctionner un système. La meilleure façon consiste à prévoir un poste de commande pour rendre le cycle de fonctionnement continu en mode automatique.

Un temporisateur sert à créer une temporisation (délai), et ainsi à décaler une action dans le temps par rapport à un signal de commande.

Un pressostat sert à transmettre un signal de sortie dès qu'une pression de pilotage le permet.

Dans le déroulement d'un cycle automatique il est important de connaître la position de la tige du vérin, la détection est donnée soit par :

- des capteurs mécaniques sur machine ;

- des capteurs pneumatiques sur vérin : capteur à chute de pression (ou seuil de pression) ;

- des capteurs électroniques sur vérin.

En fonction de l'information souhaitée par une détection les constructeurs proposent :

- des capteurs à fuite ;

- des détecteurs fluidiques de proximité ;

- des détecteurs de passage.

Dans cette étude, vous avez acquis des connaissances fondamentales sur la plupart des appareils qui servent à rendre automatique la commande d'un système.

Il est maintenant temps de rassembler l'ensemble des connaissances apprises jusqu'ici pour concevoir des séquences composées de plusieurs actionneurs.

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